未來機器人不僅能上天能入海,影響我們的生產方式,更能讓假肢趨近于人手,提升我們的生活質量。在12月8日下午舉行的2021智能制造科技進展交流論壇上,中國科學院院士、華中科技大學校學術委員會主任丁漢做題為“共融機器人的研究進展”的主題報告,展望共融機器人在醫療康復、高端制造、國防安全等領域的應用前景。
在丁漢分享的一段視頻中,記者看到,兩只假手通過相互協作,完成了較為復雜的系鞋帶任務。
“我們提出了假肢神經信號直接控制新原理。”丁漢說,通過認知研究、仿生設計和神經控制,建立了神經通道與價值驅動器之間一對一的連接,無須學習,即可復原人手的自然運動,實現了人—假肢的運動交互。該技術實現了“雙假肢”協同交互操作的突破,運動方式和控制方式更接近于人手,能隨心所欲地復現人手原本的自然運動。
這兩只假手就是一個共融機器人。
“國內很多廠家做了各種各樣的機器人,但對整個制造業的格局還沒有帶來一個顛覆性的變化。”丁漢指出,現代機器人主要分為工業機器人、服務機器人和特種機器人,雖然已廣泛應用于人類的生產和生活中,但目前來講,還都只能做一些簡單的結構化工作,其功能和實用性距離人類的要求還有很大的差距。隨著人工智能等信息技術的滲透,新一代機器人就是能夠與作業環境、人和其他機器人之間自然交互,自主適應復雜動態環境和協同作業任務的共融機器人,這對結構、感知和控制提出了新要求和新挑戰。
機器人被譽為制造業皇冠頂端的明珠,影響著全球制造業的格局。共融機器人技術成為世界各國競爭的技術高地。
丁漢帶領研發團隊展開“人—機—環境”共融基礎理論和關鍵技術的創新研究,并在智能制造、醫療康復和國防安全等領域實現變革性應用驗證。
航空航天、國防等戰略領域大型復雜構件具有尺寸超大、型面復雜、弱剛性等特點,傳統人工作業存在一致性差、效率低下環境惡劣等短板,大型專用機床則有造價昂貴、加工靈活性差、安裝調試復雜等缺點,其高品質制造是亟待解決的國際難題。機器人操作靈活、工作空間大、并行協調作業能力強、可重構性好,為大型構件加工提供“變革性”手段。
“我們提出了大型復雜構件機器人原位制造新方法。”丁漢說,通過單(多)機、多工序協同原位加工,實現了“鐵打”的工件、流水的“機床”。目前,研制的新型移動式加工機器人實現了“隨時隨地”五軸加工,并在北京衛星制造廠推廣應用,解決了航空航天復雜結構自主可控、高精加工難題。
面對機器人群體如何協同完成復雜任務的國際難題,丁漢團隊提出了群體機器智能模型與操作系統新架構。
其中,軟體智能機器魚在國際上首次實現了在馬里亞納海溝10900米無耐壓外殼機器人深海驅控。2020年8月,與“海馬”號作業機器人在南海3224米進行配合,“海馬”布放“軟魚”,“軟魚”繞游“海馬”,首次演示了軟—硬機器人跨系統協作試驗。
丁漢表示,共融機器人在未來將融入人們的生活和生產環境,成為工人的合作助手、老人的生活幫手。